微结构硬质合金模具

现今，石英玻璃材料因表面进行微结构设计能很好发挥光学性能而被广泛应用，但因其为硬脆性材料，单纯使用机械加工方法，需要进行塑性域加工才能保证其透明及镜面效果，但是塑性域加工的时间极长，不符合石英玻璃光学元件实际生产的需要，迫切需要一种工艺推广石英玻璃的光学元件性能。热压微成型作为一种微成型工艺，具有制品材料、几何形状和尺寸适应性好、成本低、效率高，以及可连续化、自动化生产等一系列优点，是大规模制造微小型产品的重要发展方向。

目前常用的微型模具制作方法，利用MEMS工艺与电铸法结合，通过光刻和等离子体刻蚀实现微结构的制备，具有高精度、批量化的优势。但设备昂贵，模具机械强度低，寿命较短。
因此在原有的加工基础上，设计研发了一种微结构硬质合金模具，包括带微沟槽的硬质合金模芯，该带微沟槽的硬质合金模芯的加工面上平行地设置有微沟槽阵列，该微沟槽阵列用于形成热压后成品件上的微结构。进一步地，该带微沟槽的硬质合金模芯为加工面设有曲面的带曲面微沟槽的硬质合金模芯，该微沟槽阵列平行地设置在该曲面上，将加工面设为曲面，其目的在于根据研究，利用石英玻璃的良好光学性能，通过微沟槽模芯刻印到石英玻璃上，形成凹面微沟槽石英玻璃，相比现今普通石英玻璃平板，具有导光效率更高、亮度更高且发光更均匀等特点，增加光学性能。

新型微结构硬质合金模具的优势：
(1)与普通热压成型模具相比，热压微成型通过温度、压力、保压时间、抽真空等参数控制，精确热压微成型条件，确定高精度成型的参数范围，从而保证石英玻璃工件表面质量，易于实现大规模制造及实验室工艺研究。(2)利用修整后的金刚石砂轮可以在工件表面制做出具有特定形状的微结构，与基于光刻、刻蚀的加工方法相比设备成本低、工艺简单。金刚石砂轮可成型硬度较高的材料。(3)所做出来的工件微结构表面光滑、精度高。(4)热压加工面设置平面或曲面，其中曲面微沟槽结构能很好带动石英玻璃依次成型，降低热压成型的压力负荷，提高微结构的成型精度和一致性。(5)促进石英玻璃光学元件的大规模实用性，降低制造成本，微沟槽设计能增强节能减排效果。

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